מתי התחילו בני-אדם להביע את רגשותיהם בפרחים? מתברר שכבר בפרה-היסטוריה ריפדו תושבי הר הכרמל את קברי המתים שלהם בשכבה של פרחי בר ריחניים, כגון מרוות יהודה, בירוניקה ומנטה. מכיוון שפרחים מעוררים בבני-אדם רגשות חיוביים, כנראה שהתושבים הקדומים של אזורנו ניסו להנעים למתים את הפרידה מן העולם הזה.
מדובר בממצא הקדום ביותר שמעיד על שימוש בפרחים בעת קבורה. על-פי התיארוך שנעשה על-ידי ד"ר אליזבטה בוארטו במכון ויצמן למדע, הקברים הם בני 11,700 עד 13,700 שנה. ד"ר בוארטו הייתה חלק מצוות חוקרים בין-לאומי, בראשות הארכיאולוג פרופ' דני נדל מאוניברסיטת חיפה, שחפרו במערת רקפת הצופה אל הים התיכון, בה התגוררו הנטופים, ציידים-לקטים פרה-היסטוריים שחיו באזורים רבים של הלבנט. הממצאים התפרסמו באחרונה בכתב-העת המדעי "רשומות האקדמיה למדעים של ארה"ב" (PNAS).
ד"ר בוארטו וחברי קבוצתה במכון ויצמן למדע חוקרים כעת שאלות מרתקות נוספות מן העבר הרחוק, כגון: מתי בדיוק עזב האדם המודרני את אפריקה ותפס את מקומם של הניאנדרטלים בלבנט ובאירופה? האם אפשר להשתמש בשרידי מינרלים צמחיים לצורך תיארוך אתרים ארכיאולוגיים? האם נכונה ההערכה לגבי עיתוי קריסת הציביליזציות הקדומות בתקופת הברונזה הקדומה? התשובות יינתנו בעזרת מעבדה מתקדמת – הראשונה מסוגה במזרח התיכון כולו – שהותקנה באחרונה בבניין בו שכן בעבר מאיץ חלקיקים ששימש לחקר מבנה החומר ביקום.
מעבדת D-REAMS (ראשי תיבות באנגלית של "מאיץ ספקטרומטרית מאסות מחקרי על-שם דנגור") מיועדת לתיארוך ממצאים ארכיאולוגיים באמצעות מדידת הריכוז של פחמן רדיואקטיבי, 14C. תיארוך כזה מתבסס על מדידת היחס בין האטומים של פחמן רדיואקטיבי לבין אטומי פחמן יציבים, 12C ו- 13C. הפחמן הרדיואקטיבי מתפרק בהדרגה, לעומת פחמן יציב שמספר האטומים שלו נשאר קבוע. לכן ככל שהיחס בין הפחמן הרדיואקטיבי לבין הפחמן היציב יורד, כך הדוגמה ישנה יותר.
בעבר נדרשה לצורך מדידות אלה כמות גדולה יחסית של חומר, לפחות כמה גרמים, מפני שהתיארוך הסתמך על מדידה עקיפה של כמות אטומי הפחמן הרדיואקטיבי באמצעות תצפית על דעיכתו. לעומת זאת, מאיץ כמו ה-D-REAMS, בו מואצים האטומים לאנרגיות גבוהות לפני שמתחיל תהליך הבדיקה, סופר ישירות את האטומים הרדיואקטיביים. הדיוק של הבדיקה מדהים, בהתחשב בכך שעל כל אטום רדיואקטיבי ישנם כטריליון או אפילו כקוודריליון אטומי פחמן יציבים.
כתוצאה מכך, ניתן לבצע תיארוך של דוגמה זעירה השוקלת מספר מיליגרמים בלבד. "למשל, כמות של חמישה גרמים של חומר, השווה לשקית סוכר שמגישים עם תה או קפה, מתאימה לביצוע כחמשת אלפים מדידות", אומרת ד"ר בוארטו, מנהלת מעבדת D-REAMS. "ניתן אפילו לבצע תיארוך של גרגיר יחיד של דגן".
מתי עזב ההומו-סאפיינס את אפריקה?
מעבדת D-REAMS מבטיחה לשפוך אור חדש על העבר הרחוק. לדוגמה, היא עשויה לעזור לקבוע מתי נדד האדם המודרני, ההומו ספיאנס (Homo sapiens), אל מחוץ לאפריקה. אחת מתחנותיהם הראשונות בלבנט הייתה באזור עין עבדת שבנגב באתר הנקרא בוקר תחתית. הארכיאולוגים שחפרו את האתר בשנות ה-70 של המאה הקודמת קבעו שגילו כ-47 אלף שנה אך תיארוכו באמצעות פחמן רדיואקטיבי היה אז בלתי מדויק, לכן השאלה נשארה פתוחה: מה גילו המדויק של אתר בוקר תחתית?
כדי לענות לשאלה זו, יש בכוונת ד"ר בוארטו והארכיאולוג ד"ר עומרי ברזילי לחפור מחדש את האתר. הפרויקט צפוי להתחיל באוקטובר 2013. לחפירות יצטרפו מדענים ממכון מקס פלנק שבלייפציג. לצורך החפירות, יקימו המדענים מעבדת שדה באתר ויאספו דוגמאות של שרידי פחם מהמדורות של הקדמונים, וכן משרידי עצמות ומחומרים נוספים, שיכולים לעזור בשיחזור אורח החיים של האדם הקדמון, בנוסף לתיארוך המדויק של זמן ההתיישבות באתר. הדוגמאות יתוארכו בהמשך במעבדת D-REAMS.
הבדיקה יכולה לעזור ולהבהיר את היחסים בין האדם המודרני, ההומו סאפינס, לבין האדם הניאנדרטלי. כדי לדעת אם היו מגעים בין שתי האוכלוסיות, חשוב ראשית לקבוע האם אמנם התקיימו במקביל. כמו כן המחקר עשוי לעזור להעריך את קצב השינויים בטכנולוגיות הקיום ובאורח החיים של האדם הקדמון באזורנו.
האפשרות לנתח כמויות זעירות של חומר חשובה במיוחד באתרים פרה-היסטוריים כמו בוקר תחתית, בהם מתבצע רוב הניתוח ברמה המיקרוסקופית. במעבדת D-REAMS ניתן ליצור שיטות חדשות של תיארוך ולהתאים את איסוף הדוגמאות לשאלות הנשאלות במחקר.
גישה חדשה לתיארוך אתרים ארכיאולוגיים
יתכן כי השימוש בכמויות זעירות של חומר יאפשר לפתח גישה חדשה לגמרי לתיארוך אתרים ארכיאולוגיים. אפשרות זו נבדקת כעת במעבדת D-REAMS-D. מדובר בתיארוך באמצעות פיטוליטים, חלקיקי סיליקה זעירים המופקים על-ידי צמחים רבים. לעומת החומר האורגני מהצמחים אשר מתפרק מהר, הפיטוליטים הלא-אורגניים אינם משתנים במשך אלפי שנים. אך הפיטוליטים כוללים בתוכם כעשירית אחוז של חומר אורגני. מכיוון שזו כמות קטנה ביותר, השימוש בה לצורך תיארוך מהווה אתגר עצום, אפילו באמצעות טכנולוגיה מתקדמת.
הדיוק הרב של התיארוך באמצעות המאיץ יהיה חיוני בפרויקט נוסף הנוגע לתקופה קרובה יותר אלינו, תקופת הברונזה הקדומה, שעל פי הערכות קודמות, הסתיימה בלבנט לפני 4,300 שנה. בתקופה זו התפתח הכתב במסופוטמיה ונוצרו ערי מדינה ראשונות באזור. סופה של תקופת הברונזה הקדומה נקבע לפי נטישת ערים אלה.
ארכיאולוגים סברו כי ערי המדינה ננטשו עקב בצורת חמורה ששררה באזור באותה תקופה, אך במחקר שנעשה באחרונה גילו ד"ר בוארטו ותלמידת המחקר יוהנה רגב תגלית מפתיעה: הערים ננטשו – ותקופה הברונזה הקדומה הסתיימה – 200 שנה מוקדם יותר ממה שמקובל היה לחשוב. משמעות הממצא היא שהתיאוריה הקושרת את הנטישה לאקלים איננה תקפה, וכי יש למצוא הסבר חלופי.
התיקון בתיארוך תקופת הברונזה הקדומה עשוי להשפיע גם על חקר התרבויות השכנות במצרים ומסופוטמיה, שהיו קשורות לישראל העתיקה בקשרי מסחר ועוד. בעזרת מעבדת D-REAMS ממשיכים המדענים לחקור את הכרונולוגיה של תקופת הברונזה הקדומה, תוך ניתוח דגימות מאתרים שונים.
מידע נוסף ותמונות אפשר לקבל במשרד דובר מכון ויצמן למדע 08-934-3856
בהמשך ערכה ד"ר שחק-גרוס בדיקות מיקרו-מורפולוגיות של האפר מן המדורה. הבדיקה נעשית באמצעות חפירת "בלוק" אדמה, אותו היא מקשה במעבדה, ומנסרת ממנו פילם דק ביותר – בו אפשר לצפות תחת מיקרוסקופ. הפילם חושף את הרכב החומרים ואת אופן היווצרותם. באמצעות שיטה זו גילתה מספר רב של מיקרו-שכבות אפר – אשר מעידות על שימוש חוזר ונשנה במדורה. עוד התגלה כי השכבות הדקות הורבדו בשני מחזורי שימוש עיקריים, אשר ביניהם מפריד משקע שמקורו באדמה שנסחפה עם מים מגג המערה לתחתיתה. משקע זה הצטבר, כנראה, בתקופה שבה המערה ננטשה מיושביה באופן זמני. ממצאי המחקר התפרסמו אתמול (יום ראשון) בכתב-העת Journal of Archeological Science.
מקובל להעריך, כי בני האדם גילו את האש כבר לפני למעלה ממיליון שנה, אולם השאלה מתי התחיל האדם לשלוט באש ולעשות בה שימוש יומיומי ומבוקר לצרכיו – שאלה מרכזית בתולדות המין האנושי – שנויה עדיין במחלוקת. כעת גילה צוות מדענים עדויות לשימוש קבוע באש, ולאורך תקופה ממושכת, בתאריך מוקדם ביותר – לפני כ-300,000 שנה, במדורה שבערה במערת קסם הסמוכה לראש העין. 
יתכן כי השימוש בכמויות זעירות של חומר יאפשר לפתח גישה חדשה לגמרי לתיארוך אתרים ארכיאולוגיים. אפשרות זו נבדקת כעת במעבדת REAMS-D. מדובר בתיארוך באמצעות פיטוליטים, חלקיקי סיליקה זעירים המופקים על-ידי צמחים רבים. לעומת החומר האורגני מהצמחים אשר מתפרק מהר, הפיטוליטים הלא-אורגניים אינם משתנים במשך אלפי שנים. אך הפיטוליטים כוללים בתוכם כעשירית אחוז של חומר אורגני. מכיוון שזו כמות קטנה ביותר, השימוש בה לצורך תיארוך מהווה אתגר עצום, אפילו באמצעות טכנולוגיה מתקדמת.
עבודת מחקר שביצעה ד"ר שחק-גרוס בקניה מדגימה את יתרונות הגישה הגיאו-אתנו-ארכיאולוגית לזיהוי מכלאות של עדרי בעלי חיים. מלווה באדם זקן בן שבט המסאי, היא אספה דגימות קרקע מהכפר בו הוא חי כיום, ומשרשרת כפרים נטושים שבהם חי בעבר. כך הצליחה ליצור "ציר זמן" המתאר את התפרקותו של החומר האורגני לאורך 40 שנה. בהנחייתו של פרופ' סטיב ויינר במרכז קימל לארכיאולוגיה במכון ויצמן למדע, פיתחה ד"ר שחק-גרוס שיטה לזיהוי אזורי מרבץ של עדרי רועים בהסתמך על מיגוון דגימות קרקע ובדיקות מיקרוסקופיות, הכוללות אנליזה של פיטוליתים - חומרים מינרליים ממקור צמחי אשר מגיעים, דרך המספוא, לגללי בעלי-החיים. בדיקת הפיטוליתים, וחומרים מינרליים נוספים שנוצרים במעיים של חיות העדר, איפשרה לה לזהות מכלאות של בעלי-חיים זמן רב לאחר התפרקותה של העדות הישירה יותר והיציבה פחות לנוכחותן - החומר האורגני.
מדעני המכון ושותפיהם למחקר קבעו את גילה של גולגולת אדם מודרני בת 55,000 שנה
כיפת גולגולת של אדם מודרני, שהתגלתה במערת מנות שבגליל המערבי, מספקת רמזים באשר לתקופה ולמקום בו בני-האדם והניאנדרטלים חיו יחד, אלה לצד אלה. שילוב בין שיטות תיארוך מתקדמות איפשר לחוקרים ממכון ויצמן למדע, לזהות את תקופת הזמן שבה אוכלסה המערה, מה שאיפשר להסיק, בעקיפין, את גיל הגולגולת.
הגולגולת נמצאה במערת מנות – מערת נטיפים פעילה שפתחה המקורי נחסם במפולת סלעים לפני כ-30,000 שנה, והתגלתה במקרה בשנת 2008 במהלך עבודת פיתוח. במערה התבצעו, עד כה, חמש עונות חפירה (2014-2010) בראשותם של ד"ר עומרי ברזילי מרשות העתיקות, פרופ' ישראל הרשקוביץ מאוניברסיטת תל-אביב וד"ר עפר מרדר מאוניברסיטת בן-גוריון. בחפירות תועד רצף ארכיאולוגי ובו שרידים של מספר תרבויות פרה-היסטוריות.
חוקרים מהמכון הגיאולוגי תיארכו את הגולגולת באמצעות שיטת תיארוך רדיומטרית הקרויה "אורניום-תוריום". גילה נקבע לכ-55,000 שנה עם סטיית תקן של 5,500 שנה. כדי להעריך את גיל הגולגולת בדיוק רב יותר, נעשה שימוש משלים בשיטת תיארוך של פחמן 14 על-ידי ד"ר אליזבטה בוארטו, ראש מעבדת D-REAMS (ראשי תיבות של "מאיץ ספקטרומטריית מאסות מחקרי על-שם דנגור") במכון ויצמן למדע.
תיארוך הגולגולת הציב מספר קשיים. "כיוון שהגולגולת הוזזה מהמקום בו נמצאה לראשונה", אומרת ד"ר בוארטו. "היה עלינו לחפש רמזים, שיכוונו אותם למקום שאליו השתייכה הגולגולת בתוך הזירה הארכיאולוגית שבמערה".
ד"ר בוארטו וחברי קבוצתה שותפים למחקר המתמשך במערת מנות. הקבוצה מובילה את המחקר הכרונולוגי באמצעות שיטת התיארוך פחמן-14, באמצעותה מתארכים שרידי פחם שנבחרו בקפידה. בדרך זו הם מצליחים למפות את כל המערה – ואת כל התקופות שבה התגוררו שם בני-אדם. ההתאמה שהושגה בין שיטת האורניום-תוריום ושיטת פחמן-14 – סיפקה את "התיקון" הנחוץ ואיפשרה לקבוע את גילה המדויק של הגולגולת לכ-55,000 שנה.
הניתוח המורפומטרי של הגולגולת ממערת מנות תומך בכך שמוצאה מאפריקה. גילה הקדום של הגולגולת הוא הראיה לכך שבני-אדם חיו באיזורנו באותה התקופה בה חיו כאן הניאנדרטלים. הארכיאולוגים מחפשים עכשיו ראיות נוספות לקיומם של בני-אדם קדומים במערה. אם בני-האדם והניאנדרטלים אכן חיו יחד באיזור, ייתכן שבעליה של הגולגולת – או אחד מקרובי משפחתו – הוא האב או האם הקדמונים של כל הלא-אפריקאים בעולם.
מידע נוסף ותמונות אפשר לקבל במשרד הדובר, מכון ויצמן למדע:
news@weizmann.ac.il 08-9343856